本发明专利技术公开了一种椎体支架实时跟踪系统及使用方法，其中，椎体支架实时跟踪系统包括：椎体支架，其上安装有用于示踪椎体支架位姿的第一示踪器和用于示踪椎体支架末端的支架主体撑开量的第二示踪器；光学跟踪系统，用于实时获取所述第一示踪器和所述第二示踪器的位姿；影像设备，用于采集患者的术前医学影像以及包含椎体支架置入椎体的术中医学影像；机器人，配准所述术前医学影像和所述术中医学影像，并结合所述光学跟踪系统实时获取的所述第一示踪器和所述第二示踪器的位姿，进行椎体支架置入和支架主体撑开量的实时跟踪。本发明专利技术可以直观获取支架主体的撑开量的大小，保证手术精准高效的进行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，尤其涉及一种椎体支架实时跟踪系统及使用方法。
技术介绍
1、椎体扩张后凸成形术将可膨胀的椎体支架置入塌陷的椎体内,通过椎体支架撑开恢复椎体的高度,矫正后凸畸形,并形成空腔,允许在低压力下灌注骨水泥,理论上可明显减少骨水泥外溢的几率。该手术创伤小，恢复快，现在已经在实际临床中具有大量应用。
2、椎体扩张后凸成形手术中需要将压缩性椎体前后端面尽量撑开，故采用方形支架主体，且使得支架主体端面与椎体前后端面尽量平行，可较大程度恢复椎体的前后端面。针对方形支架主体，需在支架主体置入椎体后，控制支架主体的旋转角度，使得支架主体方形端面尽量与椎体前后端面平行，而后需要通过控制支架主体手柄上的机械结构来调节椎体撑开量大小，上述两步骤的常规操作都需要c臂机配合，在支架主体置入过程中，主要依靠医生的经验，同时需要通过对患者术前影像的观察，人工判断置于的通道及角度，不仅操作繁琐复杂，且不够精确。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对上述不足，本专利技术提供一种椎体支架实时跟踪系统及使用方法，可以通过光学跟踪系统直观获取支架主体的撑开量的大小，保证手术精准高效的进行。
2、技术方案：
3、本专利技术提供一种椎体支架实时跟踪系统，包括：
4、椎体支架，其上安装有用于示踪椎体支架位姿的第一示踪器和用于示踪椎体支架末端的支架主体撑开量的第二示踪器；
5、光学跟踪系统，用于实时获取所述第一示踪器和所述第二示踪器的位姿；
>6、影像设备，用于采集患者的术前医学影像以及包含椎体支架置入椎体的术中医学影像；7、机器人，配准所述术前医学影像和所述术中医学影像，并结合所述光学跟踪系统实时获取的所述第一示踪器和所述第二示踪器的位姿，进行椎体支架置入和支架主体撑开量的实时跟踪。
8、具体地，所述机器人根据在所述术前医学影像上提取的术椎的椎弓根峡部位置，结合所述配准，进行椎体支架置入。
9、更具体地，在所述机器人的机械臂末端上安装有用于引导所述椎体支架置入的引导器，在所述引导器上开设有用于引导所述椎体支架置入的导向孔；
10、所述支架主体闭合时可穿设所述导向孔，且所述导向孔与所述椎体支架的连接管配合实现所述椎体支架在所述导向孔内的转动。
11、更进一步地，所述导向孔相对侧之间的距离不小于支架主体闭合时的对应截面尺寸，同时，所述导向孔相近的一组相对侧构造有与所述椎体支架的连接管配合的弧面。
12、更具体地，所述机器人根据其设计参数及影像设备采集的医学影像，将术前医学影像和术中医学影像进行配准，所述机器人通过所述引导器导向所述椎体支架沿着提取的所述术椎的椎弓根峡部置入。
13、更具体地，所述椎体支架置入过程中，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第一示踪器的位姿，在其发生大于设定角度偏转时进行纠偏。
14、更进一步地，所述椎体支架的置入起始时，通过所述光学跟踪系统获取所述第一示踪器的位姿，进而获取其方向向量，其中，与所述椎体支架的轴向同向的方向向量始终不变；
15、在所述椎体支架的置入过程中通过所述光学跟踪系统实时获取对应的方向向量，由此计算得到所述椎体支架的实时旋转角度，并在所述椎体支架的实时旋转角度大于设定角度时进行纠偏。
16、更具体地，所述机器人将采集的医学影像注册至机器人导航系统，结合所述光学跟踪系统实时获取的第一示踪器的位姿及所述椎体支架的设计参数得到所述支架主体两端面的位姿信息，据此控制所述椎体支架在所述引导器内旋转，使得其支架主体的两端面与所述椎体的终板平行。
17、具体地，所述椎体支架内设有驱动杆，所述驱动杆同轴穿设于所述椎体支架的连接管内，并与所述支架主体配合安装，将其在其轴向上的位移转换为所述支架主体的撑开量；
18、所述第二示踪器用于示踪所述驱动杆的位姿。
19、更具体地，在所述连接管上开设一连通其内中空结构的通孔，所述第二示踪器通过一穿设于该通孔内的连杆与所述驱动杆配合连接，并可随着所述驱动杆的位移而移动。
20、更具体地，在所述椎体支架置入后，按照设定步长控制所述驱动杆在其轴向上位移，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第二示踪器的位姿，计算得到所述驱动杆的位移，同时测量所述支架主体的撑开量，进而计算得到所述支架主体的撑开量与所述驱动杆的位移之间的映射关系，进而根据所述光学跟踪系统获取的所述第二示踪器的位姿，得到所述支架主体的撑开量。
21、本专利技术还公开一种应用前述的椎体支架实时跟踪系统的使用方法，包括步骤：
22、s1、通过影像设备采集术前患者的医学影像和术中包含椎体支架置入椎体的医学影像，机器人将术前医学影像注册至机器人导航系统，并配准所述术前医学影像和术中医学影像；
23、s2、机器人根据在所述术前医学影像上提取的术椎的椎弓根峡部位置，根据所述配准通过所述引导器导向所述椎体支架置入；
24、s3、控制所述椎体支架在所述引导器内旋转，使得其支架主体的两端面与椎体的终板平行；
25、s4、控制所述椎体支架，使得其末端的支架主体撑开，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第二示踪器的位姿，得到所述第二示踪器移动的距离，同时测量对应的所述支架主体的撑开量；
26、s5、重复s4若干次，得到所述支架主体的撑开量与所述第二示踪器移动的距离之间的对应关系，根据所述光学跟踪系统实时获取的所述第二示踪器的位姿，计算得到所述支架主体的撑开量。
27、有益效果：本专利技术可以将支架主体的撑开量转化为其中示踪器的运动，通过光学跟踪系统直观获取支架主体的撑开量的大小，提高效率，保证手术精准高效的进行。
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【技术保护点】
1.一种椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述机器人根据在所述术前医学影像上提取的术椎的椎弓根峡部位置，结合所述配准，进行椎体支架置入。
3.根据权利要求2所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，在所述机器人的机械臂末端上安装有用于引导所述椎体支架置入的引导器，在所述引导器上开设有用于引导所述椎体支架置入的导向孔；
4.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述导向孔相对侧之间的距离不小于支架主体闭合时的对应截面尺寸，同时，所述导向孔相近的一组相对侧构造有与所述椎体支架的连接管配合的弧面。
5.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述机器人根据其设计参数及影像设备采集的医学影像，将术前医学影像和术中医学影像进行配准，所述机器人通过所述引导器导向所述椎体支架沿着提取的所述术椎的椎弓根峡部置入。
6.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述椎体支架置入过程中，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第一示踪器的位姿，在其发生大于设定角度偏转时进行纠偏。
7.根据权利要求6所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述椎体支架的置入起始时，通过所述光学跟踪系统获取所述第一示踪器的位姿，进而获取其方向向量，其中，与所述椎体支架的轴向同向的方向向量始终不变；
8.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述机器人将采集的医学影像注册至机器人导航系统，结合所述光学跟踪系统实时获取的第一示踪器的位姿及所述椎体支架的设计参数得到所述支架主体两端面的位姿信息，据此控制所述椎体支架在所述引导器内旋转，使得其支架主体的两端面与所述椎体的终板平行。
9.根据权利要求1所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述椎体支架内设有驱动杆，所述驱动杆同轴穿设于所述椎体支架的连接管内，并与所述支架主体配合安装，将其在其轴向上的位移转换为所述支架主体的撑开量；
10.根据权利要求9所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，在所述连接管上开设一连通其内中空结构的通孔，所述第二示踪器通过一穿设于该通孔内的连杆与所述驱动杆配合连接，并可随着所述驱动杆的位移而移动。
11.根据权利要求9所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，在所述椎体支架置入后，按照设定步长控制所述驱动杆在其轴向上位移，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第二示踪器的位姿，计算得到所述驱动杆的位移，同时测量所述支架主体的撑开量，进而计算得到所述支架主体的撑开量与所述驱动杆的位移之间的映射关系，进而根据所述光学跟踪系统获取的所述第二示踪器的位姿，得到所述支架主体的撑开量。
12.一种应用权利要求3-11任一所述的椎体支架实时跟踪系统的使用方法，其特征在于，包括步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述机器人根据在所述术前医学影像上提取的术椎的椎弓根峡部位置，结合所述配准，进行椎体支架置入。
3.根据权利要求2所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，在所述机器人的机械臂末端上安装有用于引导所述椎体支架置入的引导器，在所述引导器上开设有用于引导所述椎体支架置入的导向孔；
4.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述导向孔相对侧之间的距离不小于支架主体闭合时的对应截面尺寸，同时，所述导向孔相近的一组相对侧构造有与所述椎体支架的连接管配合的弧面。
5.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述机器人根据其设计参数及影像设备采集的医学影像，将术前医学影像和术中医学影像进行配准，所述机器人通过所述引导器导向所述椎体支架沿着提取的所述术椎的椎弓根峡部置入。
6.根据权利要求3所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述椎体支架置入过程中，通过所述光学跟踪系统实时获取所述第一示踪器的位姿，在其发生大于设定角度偏转时进行纠偏。
7.根据权利要求6所述的椎体支架实时跟踪系统，其特征在于，所述椎体支架的置入起始时，通过所述光学跟踪系统获取所述第一示踪器的位姿，进而获取其方向向量，其中，与所述椎体支架的轴向同向的方向向量始终...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷国勇，陈建，李青青，江涛，王锋，于福翔，吴巍巍，蒋颢，
申请(专利权)人：江苏省人民医院南京医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：
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